DE10216856B4

DE10216856B4 - Sicherung der Bandage eines permanentmagneterregten Läufers für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE10216856B4
Application number: DE10216856A
Authority: DE
Inventors: Felix Ludwig
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: DE10216856A1; US20030193255A1; US7365465B2

Abstract

Permanentmagneterregter Läufer für elektrische Maschinen mit
– einer zylindrischen Läuferpaketeinrichtung (1), die eine erste und eine zweite Stirnseite und an mindestens einer der beiden Stirnseiten zur axialen Fixierung der Permanentmagnete (2) eine Endscheibe (3) aufweist,
– mehreren Permanentmagneten (2), die am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung (1) angeordnet sind, und
– einer Bandage (5), die um die Läuferpaketeinrichtung (1) derart gewickelt ist, dass sie die Permanentmagneten (2) am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung (1) fixiert, wobei eines der Enden der Bandage (5) in der Nähe der ersten Stirnseite angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
– einen Sicherungsring (6), der radial über dem Ende der Bandage (5) angeordnet ist und das eine Ende der Bandage (5) gegen die Endscheibe (3) drückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen permanentmagneterregten Läufer für elektrische Maschinen mit einer zylindrischen Läuferpaketeinrichtung, die eine erste und zweite Stirnseite und an mindestens einer der beiden Stirnseiten zur axialen Fixierung der Permanentmagnete eine Endscheibe aufweist, mehreren Permanentmagneten, die am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung angeordnet sind, und einer Bandage, die um die Läuferpaketeinrichtung derart gewickelt ist, dass sie die Permanentmagneten am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung fixiert, wobei eines der Enden der Bandage in der Nähe der ersten Stirnseite angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Läufervorrichtung.
Läufer von Synchronmotoren, bei denen die Permanentmagneten am Außenumfang des Läuferpakets angeordnet sind, benötigen zur radialen Fixierung der Permanentmagnete eine Bandage, die um den Läufer gewickelt ist. Das Ende der Bandage ist sehr sorgfältig an dem Läufer zu befestigen, damit es sich bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten, die beispielsweise 170 m/s betragen können, nicht vom Läufer lösen kann.
Üblicherweise wird hierfür das Bandende mit einem Vliesklebeband am Läuferumfang fixiert und anschließend mit 1 bis 2 Lagen Vliesklebeband zusätzlich gesichert. Die endgültige Verfestigung der Bandage erfolgt durch Tränken mit Epoxidharz und anschließender Aushärtung unter Temperatur.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Klebekräfte zwischen Bandende und darunter liegender Lage beziehungsweise darunter liegenden Lagen nicht immer ausreichend hoch sind. Sobald dies der Fall ist, führt dies zu einer Ablösung des Bandendes. Beim Lauf des Motors berührt ein derart abgelöstes Bandende unter Umständen die Wand der Ständerbohrung, was vor der Zerstörung der Bandage auch zur Erwärmung des Motors und zu Schleifgeräuschen während des Betriebs führen kann. Darüber hinaus kann durch das Ablösen des Bands beziehungsweise der Bandage, die bei der Fertigung mit Vorspannung aufgebracht wurde, deren Spannung verloren gehen, so dass die Kraft, mit der die Permanentmagnete auf dem Läuferpaket fixiert werden, reduziert ist.
Das Ablösen des Bandendes beziehungsweise der Endwindungen des Bandes führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Zerstörung der Bandage, zumindest aber zu Beeinträchtigungen und Verlusten. Da in der Serienfertigung eine zerstörungsfreie Prüfung der Klebekräfte nicht mehr möglich ist, und man dort auf Sichtprüfungen beschränkt ist, ist es von größter Bedeutung, dass das/die Bandende(n) jeder Bandage sehr sorgfältig fixiert ist (sind).

Aus der WO 87/02524 A1 ist ein Rotor mit Permanentmagneten bekannt, die durch eine Bandage gehalten werden, wobei die Bandage wiederum in Endscheibe fixiert ist.

Aus der DE 195 14 765 A1 ist ein dauermagneterregter Läufer für eine elektrische Maschine bekannt, bei den am Außenumfang des Läuferblechpakets Dauermagnete angeordnet sind und durch eine um die Dauermagnete gelegte Bandage gehalten sind. Die Befestigung der Dauermagnete wird vereinfacht, in dem die Bandage als geschlossener Ring ausgebildet ist und mindestens eine in Umfangsrichtung elastische Dehnungsstelle aufweist, wobei der Innendurchmesser des Ringes kleiner als der Außendurchmesser des mit dem Dauermagneten bestückten Läufers ist. Ausgehend davon, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Bandende einer Bandage für einen Läufer mit außenliegenden Permanentmagneten besser zu fixieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine permanentmagneterregter Läufer für elektrische Maschinen mit einer zylindrischen Läuferpaketeinrichtung, die eine erste und eine zweite Stirnseite und an mindestens einer der beiden Stirnseiten zur axialen Fixierung der Permanentmagnete eine Endscheibe aufweist, mehreren Permanentmagneten, die am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung angeordnet sind, und einer Bandage, die um die Läuferpaketeinrichtung derart gewickelt ist, dass sie die Permanentmagneten am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung fixiert, wobei eines der Enden der Bandage in der Nähe der ersten Stirnseite angeordnet ist, sowie einem Sicherungsring, der radial über dem Ende der Bandage angeordnet ist und das eine Ende der Bandage gegen die Endscheibe drückt.

Darüber hinaus wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines permanentmagneterregten Läufers durch Bereitstellen einer zylinderförmigen Läuferpaketeinrichtung, Anordnen mehrerer Permanentmagnete am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung, Fixieren der Permanentmagnete am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung durch eine Bandage, sowie Passen eines Sicherungsrings auf die Läuferpaketeinrichtung an einer ihrer Stirnseiten zum Halten eines der Enden des Bands der Bandage.

Alternativ dazu kann die Bandage auch umgebördelt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In vorteilhafter Weise können durch die Erfindung Qualitätsschwankungen der Klebeprozesse zum Fixieren der Bandenden am Läufer ausgeschlossen werden. Prozessbedingte Schwankungen bei bisherigen Verfahren wurden beispielsweise verursacht durch Verunreinigungen beim Kleben oder Verwenden von zuwenig oder zuviel Kleber beim Klebeprozess. Dadurch, dass der Sicherungsring jedoch maßgeblich zum Fixieren des Bandendes beiträgt, spielen Qualitätsschwankungen beim Klebeprozess nur noch eine untergeordnete Rolle.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Läufers darstellt.

Das nachfolgende Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
Das in der Zeichnung dargestellte Läuferpaket 1 trägt an seinem Außenumfang eine Vielzahl von Permanentmagneten 2. Zur axialen Befestigung der Permanentmagnete 2 auf dem Läuferpaket 1 sind Endscheiben 3 an die Stirnseiten des Läuferpakets 1 angebracht. Durch ein Gestänge 4 werden die Bleche des Läuferblechpakets zwischen den Endscheiben 3 verschraubt.
Die Endscheiben 3 weisen im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser auf wie das Läuferpaket 1 einschließlich der Permanentmagnete 2, wie dies deutlich aus der vergrößerten Dar stellung des Bereichs X entnehmbar ist. Hierdurch sind die Permanentmagnete 2 axial auf dem Läuferpaket 1 fixiert.
Die Permanentmagnete 2 sind durch eine Bandage 5 radial gegen die Fliehkraft gesichert. Die Bandage 5 verläuft gleichmäßig über die Permanentmagnete 2. Der Anfang und das Ende bzw. die beiden Enden der Bandage sind jeweils über eine Endscheibe 3 gewickelt. Hierzu besitzt die Endscheibe 3 bezogen auf die Zylinderform des Läuferblechpakets 1 einen axialen Fortsatz 3'. Auf den axialen beziehungsweise ringförmigen Fortsatz 3' der Endscheibe 3 ist ein Sicherungsring 6 aufgeschrumpft. Damit befindet sich das Ende der Bandage beziehungsweise des Bands 5 eingepresst zwischen der Endscheibe 3 und dem Sicherungsring 6. Somit ist das Ablösen des Bandendes bzw. -anfangs beim Lauf des Synchronmotors nicht mehr möglich.
Die Sicherungsringe 6 wirken darüber hinaus als Führungshilfe beim Einführen des Läufers in die Statorbohrung. Sie verhindern, dass die Bandage dabei beschädigt wird, da ihr Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Läuferblechpakets 1 einschließlich der darauf befindlichen Permanentmagnete 2 und der Bandage 5. Dies ist ebenfalls in der Zeichnung aus dem vergrößerten Abschnitt X entnehmbar. Damit der Sicherungsring 6 jedoch nicht mit seiner gesamten Materialstärke über die Bandage 5 radial hervorsteht, ist, wie aus der Zeichnung entnehmbar, der Durchmesser des ringförmigen beziehungsweise axialen Fortsatzes 3' der Endscheibe 3 in dem Bereich etwas reduziert, in dem der Sicherungsring 6 aufgeschrumpft ist.
Bei der Herstellung wird nach dem Bandagieren der Läuferpakete 1 das Bandende mit Klebeband fixiert. Unmittelbar anschließend wird der Sicherungsring 6 aufgeschrumpft. Schließlich wird die Bandage mit Epoxidharz getränkt und unter Temperatur ausgehärtet. Durch die aufgeschrumpften Sicherungsringe wird das Bandende mit den darunter liegenden Lagen der Endwindungen der Bandage verpresst und diese vollständig ab gedeckt. Damit wird ein Ablösen des Bandendes und eine Zerstörung der Bandage sicher verhindert. Ebenso können prozessbedingte Einflüsse, die bei dem bisherigen Verfahren die Qualität der Endenbefestigung beeinflussen, durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ausgeschlossen werden. Auch eine Beschädigung der Bandenden in den folgenden Fertigungsschritten, z.B. das Einführen des Läufers in die Statorbohrung – wie oben beschrieben –, kann ausgeschlossen werden, da das Bandende unter dem Sicherungsring verborgen ist. Dies gilt sinngemäß auch für den Bandanfang, über dem zwar bereits eine oder mehrere Lagen der Bandage gewickelt sind, der aber dennoch empfindlich gegenüber Beschädigungen ist.

Claims

Permanentmagneterregter Läufer für elektrische Maschinen mit – einer zylindrischen Läuferpaketeinrichtung (1), die eine erste und eine zweite Stirnseite und an mindestens einer der beiden Stirnseiten zur axialen Fixierung der Permanentmagnete (2) eine Endscheibe (3) aufweist, – mehreren Permanentmagneten (2), die am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung (1) angeordnet sind, und – einer Bandage (5), die um die Läuferpaketeinrichtung (1) derart gewickelt ist, dass sie die Permanentmagneten (2) am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung (1) fixiert, wobei eines der Enden der Bandage (5) in der Nähe der ersten Stirnseite angeordnet ist, gekennzeichnet durch – einen Sicherungsring (6), der radial über dem Ende der Bandage (5) angeordnet ist und das eine Ende der Bandage (5) gegen die Endscheibe (3) drückt.
Permanentmagneterregter Läufer nach Anspruch 1, wobei das eine Ende der Bandage (5) über den Außenumfang der Endscheibe (3) gewickelt und der Sicherungsring (6) darüber gepasst ist.
Permanentmagneterregter Läufer nach Anspruch 2, wobei der Sicherungsring (6) auf die Endscheibe (3) aufgeschrumpft ist, so dass das eine Ende der Bandage (5) dazwischen fixiert ist.
Permanentmagneterregter Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Läuferpaketeinrichtung (1) an beiden Stirnseiten jeweils eine Endscheibe (3) mit Sicherungsring (6) aufweist.
Permanentmagneterregter Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Außendurchmesser des Sicherungsrings (6) größer ist als der Durchmesser der Läuferpaketeinrichtung (1) einschließlich der Permanentmagnete (2) und der Bandage (5).
Permanentmagneterregter Läufer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bandage (5) mit Epoxidharz getränkt und ausgehärtet ist.
Verfahren zum Herstellen eines permanentmagneterregten Läufers durch – Bereitstellen einer zylinderförmigen Läuferpaketeinrichtung (1), – Anordnen mehrerer Permanentmagnete (2) am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung (1), – Fixieren der Permanentmagnete (2) am Außenumfang der Läuferpaketeinrichtung (1) durch eine Bandage (5), gekennzeichnet durch Passen eines Sicherungsrings (6) auf die Läuferpaketeinrichtung (1) an einer ihrer Stirnseiten zum Halten eines der Enden des Bands der Bandage (5).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Passen durch Aufschrumpfen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei vor dem Passen des Sicherungsrings (6) auf die Läuferpaketeinrichtung (1) das eine Ende des Bands durch ein Klebeband fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei nach dem Passen des Sicherungsrings (6) auf die Läuferpaketeinrichtung (1) die Bandage (5) mit Epoxidharz getränkt und ausgehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Läuferpaketeinrichtung (1) eine Endscheibe (3) an mindestens einer Stirnseite aufweist, auf die das eine Ende des Bands gewickelt und der Sicherungsring (6) aufgepasst wird.